3.2. Световой поток

Световой поток F является одной из основных световых величин, представляет собой тот же лучистый поток, но оценивается по световому ощущению, которое он производит на глаз человека. Т.е. световой поток - это величина, образуемая от лучисто­го потока путем умножения на коэффициенты спектральной чувстви­тельности глаза по каждой из длин волн видимого спектра.

Если энeргия излучается только на одной из длин волн l , то све­товой поток этого монохроматического излучения будет равен:

F_l=F_el∙V(l). (1.3.1)

При таком представлении световой поток измеряется в ваттах, как и лучистый. Чтобы различать эти потоки, для обозначения свето­вого потока добавляется слово "световой", т.е. получается световой ватт. Правда, такая размерность светового потока практически не используется, посколь­ку система СИ рекомендует в качестве единиц светового потока люмены (от лат. lumen – свет).

Международным комитетом мер и весов в 1977 г. было принято, что в фотометрии лучистый поток 1 Вт на длине волны в l = 555 нм (частота излучения – 540×10¹² Гц), обла­дающего наибольшей световой эффективностью, эквивалентен световому потоку 683 л­м. Почему коэффициент для пересчета световых ватт в люмены равняется 683, будет рассказано ниже при рассмотрении понятия силы света. С учетом этого коэффициента формула для расчета светового потока (в люменах) для монохроматического излучения примет вид:

F = 683 Fe_l×V(l). (1.3.2)

Для определения светового потока во всем диапазоне видимых излучений (380…780 нм) необходимо просуммировать все световые потоки монохроматических составляющих:

F = 683S Fe_l×V(l). (1.3.3)

Таким образом, чтобы получить световой поток, излучаемый на любой дли­не волны видимого спектра, необходимо умножить 683 лм/Вт на соответствующий коэффициент отно­сительной спектральной чувствительности (см. рис.1.3.2 и табл.1.3.1) и на значение лучистого потока на этой длине волны.

Например, световой поток натриевой лампы состоит из излучений на 589 нм и 589,6 нм. Из данных, приведенных в табл. 1.3.1, следует, что при лучистом потоке (мощности лампы), равном 10 Вт: V(589 нм) = 0,77; V(589,6 нм) = 0,765, световой поток составит:

F = 683×5× 0,77 + 683×5× 0,765 = 5242,025 лм. (1.3.4)

Значения световых потоков для некоторых источников света приведены в табл. 1.3.2.

Таблица 1.3.2. Световые потоки некоторых источников света

Источник света	Световой поток, лм
Лампа накаливания 220 В, 100 Вт	1000
Лампа накаливания 220 В, 1000 Вт	17 000
Лампа накаливания 110 В, 10000 Вт	295 000
Дуговая лампа (сила тока – 150 А)	400 000
Поток, падающий на один квадратный метр поверхности Земли в ясный солнечный день	100 000

В качестве эталона одного люмена принят световой поток, излучае­мый с поверхности абсолютно черного тела площадью 0,5305 кв. мм при температуре затвердевания пла­тины, равной 2046К. Государственный эталон, соответсвующий международным соглашениям, был разработан профессором П.М Тиходеевым. Он представляет собой двойной сосуд из оксида тория, заполненный платиной. Выходное отверстие сосуда формирует трубка из оксида тория, погруженная в платину. При расплавлении платины (под воздействием индукционных то­ков) отверстие трубки светится, как абсолютно черное тело. Подробно абсолютно черное тело рассматривается далее, в главе ІІ.